TWI717019B - 經組態以產生包含複數個照明光束之量測照明之度量衡裝置及微影設備 - Google Patents

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TWI717019B
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賽門 吉司伯 喬瑟佛思 麥提森
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Abstract

本發明揭示一種經組態以產生包含複數個照明光束之量測照明的度量衡裝置，該等照明光束中之每一者係空間上非相干的或偽空間上非相干的且在該度量衡裝置之一照明光瞳中包含多個光瞳點。該複數個照明光束中之每一者中的每一光瞳點在該複數個照明光束中的其他照明光束中之至少一者中具有一對應光瞳點，藉此限定對應光瞳點之多個集合，且對應光瞳點的一集合中之該等光瞳點相對於彼此為空間上相干的。

Description

經組態以產生包含複數個照明光束之量測照明之度量衡裝置及微影設備
本發明係關於用於在微影程序中量測定位資訊之方法及設備。
一種微影設備為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)之製造中。在彼例項中，圖案化裝置(其替代地稱作光罩或倍縮光罩)可用於產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如矽晶圓)上之目標部分(例如包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至設置於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有連續地經圖案化之鄰近目標部分之網路。已知的微影設備包括：所謂步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束掃描圖案同時平行或反平行於此方向同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上來將圖案自圖案化裝置轉印至基板。
在複雜裝置之製造中，通常執行許多微影圖案化步驟，藉此在基板上之連續層中形成功能特徵。因此，微影設備之效能之關鍵態樣 係相對於置於先前層中(藉由相同設備或不同微影設備)之特徵恰當且準確地置放所施加圖案的能力。出於此目的，該基板設置有對準標記之一或多個集合。每一標記為稍後可使用定位感測器(通常為光學定位感測器)量測其定位之結構。該微影設備包括一或多個對準感測器，可藉由該等感測器準確地量測基板上之標記的定位。已知來自不同製造商及來自相同製造商之不同產品的不同類型之標記及不同類型之對準感測器。廣泛地用於當前微影設備中的一種類型之感測器係基於如US 6961116(den Boef等人)中所描述之自參考干涉計。通常，分別量測標記以獲得X定位及Y定位。然而，可使用經公開專利申請案US 2009/195768 A(Bijnen等人)中所描述之技術來執行組合式X量測及Y量測。在US2015355554A1(Mathijssen)、WO2015051970A1(Tinnemans等人)中描述對此等感測器之修改及應用。所有此等公開案之內容以引用之方式併入本文中。
為了監視微影程序，量測經圖案化基板之參數。參數可包括例如形成於經圖案化基板中或上之連續層之間的疊對誤差。可對產品基板及/或對專用度量衡目標執行此量測。存在用於進行在微影程序中形成之顯微結構之量測的各種技術，包括使用掃描電子顯微鏡及各種專門工具。快速且非侵入之形式的專門檢測工具為散射計，其中將輻射光束導向至基板之表面上的目標上，且量測散射光束或反射光束之性質。兩種主要類型之散射計為已知的。光譜散射計將寬頻帶輻射光束導向至基板上且量測經散射至特定窄角程中之輻射之光譜(隨波長而變的強度)。角解析散射計使用單色輻射光束且量測隨角度而變之散射輻射的強度。
已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中所描述的類型之角度解析散射計。由此等散射計使用之目標為相對較大(例如 40μm乘40μm)光柵，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。除了藉由重建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此設備來量測基於繞射之疊對，如經公開專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像進行的基於繞射之疊對度量衡使得能夠對較小目標進行疊對量測。可在國際專利申請案WO 2009/078708及WO 2009/106279中找到暗場成像度量衡之實例，該等文件以全文引用之方式併入本文中。已公開之專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中已描述該技術之進一步開發。此等目標可小於照明光點且可由晶圓上之產品結構環繞。可使用複合光柵目標在一個影像中量測多個光柵。所有此等申請案之內容亦以引用之方式併入本文中。
在本發明之一第一態樣中，提供一種經組態以產生包含複數個照明光束之量測照明的度量衡裝置，該等照明光束中之每一者係空間上非相干的或偽空間上非相干的且在該度量衡裝置之一照明光瞳中包含多個光瞳點，其中該複數個照明光束中之每一者中的每一光瞳點在該複數個照明光束中的其他照明光束中之至少一者中具有一對應光瞳點，藉此限定對應光瞳點之多個集合，且其中對應光瞳點的每一集合中之該等光瞳點相對於彼此為空間上相干的。
在一實施例中，每一光瞳點相對於相同照明光束中之所有其他光瞳點實質上為空間上非相干的。
在一實施例中，光瞳點之每一集合至少針對對應於一所考慮之量測方向的該等照明光束為該照明光瞳內的光瞳點之所有其他集合之 一幾何平移。
在一實施例中，該度量衡裝置進一步包含一離軸照明產生器，以自非相干輻射之一單一光束產生量測照明之該複數個照明光束。在另一實施例中，該離軸照明產生器包含針對每一量測方向之至少一個相位光柵或一2D相位光柵。在另一實施例中，該離軸照明產生器包含針對每一量測方向之至少一對相位光柵或2D相位光柵、至少一對透鏡及由該至少一對透鏡中的一個透鏡在一傅立葉(Fourier)平面中限定之至少一對光楔，其經配置成使得每一照明光束內的不同波長具有一共用入射照明角度。在另一實施例中，該離軸照明產生器包含至少一個可變衰減器，其位於所產生的照明光束中之至少一者的路徑中，使得該等所產生的照明光束之強度為平衡的。
在一實施例中，該離軸照明產生器包含複數個光束分光器及反射器組件，其經配置以自非相干輻射之該單一光束產生四個相同照明光束，且使得每一照明光束內的不同波長具有一共用入射照明角度。
在一實施例中，每一照明光束位於該照明光瞳中，使得在藉由一週期性結構散射該量測照明之後，在該度量衡裝置之一偵測光瞳中針對每一照明光束擷取一對應較高繞射階。在另一實施例中，該複數個照明光束按所考慮之量測方向包含一對照明光束，且所擷取之該等對應較高繞射階針對每一方向包含互補較高繞射階。在另一實施例中，針對所有該複數個照明光束，對應光瞳點之每一集合中之該等光瞳點相對於彼此為空間上相干的。在另一其他實施例中，僅針對對應於該等所考慮之量測方向中的一單一方向的每一對照明光束，對應光瞳點之每一集合中之該等光瞳點相對於彼此為空間上相干的。
在一實施例中，該度量衡裝置可在一暗場組態中操作，使得並未偵測到一零階散射輻射。
在一實施例中，該度量衡裝置包含用於使該度量衡裝置之該偵測光瞳成像的一光瞳成像支路。在另一實施例中，該度量衡裝置包含用於調諧該量測照明及/或該等照明光束之光點大小的一光點大小調諧器。
在一實施例中，該度量衡裝置包含該照明光瞳及/或偵測光瞳中之可調諧濾光器，該可調諧濾光器用於調諧以下各項中之一或多者：色彩、偏振、空間分佈及角分佈。
在一實施例中，該度量衡裝置包含一偵測器，其可操作以使因該等較高繞射階之干涉產生之一干涉圖案成像。在另一實施例中，該度量衡裝置可操作以自該干涉圖案之定位判定定位資訊。在另一實施例中，該度量衡裝置可操作為一對準感測器，其用以相對於來自該干涉圖案之該定位的一固定參考量測一基板上之一週期性結構的定位。在另一實施例中，該度量衡裝置可操作為一疊對度量衡裝置，其可操作以自兩個干涉圖案之該等相對定位量測疊對，每一干涉圖案對應於一不同週期性結構。
在一實施例中，該度量衡裝置可操作以：量測一基板上之複數個週期性結構以獲得複數個量測；且基於該複數個定位量測在一後續處理步驟中最佳化該基板之定位。在另一實施例中，該等週期性結構中之一些或全部係關於用於在該基板上形成結構之一微影程序的不同層。在另一實施例中，該度量衡裝置可操作成使得該基板之該最佳化定位包含：基於每一層之一所判定或所指派的臨界狀況來判定一加權平均值。在一實施例中，該度量衡裝置可操作以藉由擷取對應於一單一影像中之該等週期性結構中之每一者的干涉圖案來量測一基板上之該複數個週期性結構。
在一實施例中，該度量衡裝置為該量測照明，其包含多個波長或波長帶。在另一實施例中，該度量衡裝置可操作以獲得對應於該等多個波長或波長帶中之每一者的每一干涉圖案之單獨影像，其中該等單獨影像在該偵測器之相同區上依序獲得；或在該偵測器之一不同區上或在不同偵測器上同時獲得每一影像。
在一實施例中，該度量衡裝置可操作以使對應於該等多個波長或波長帶中之每一者的該等干涉圖案同時成像於該偵測器之該相同區上，且該度量衡裝置進一步可操作以藉由基於每一干涉圖案之一不同定向角度來分離該等干涉圖案以處理該影像。
在一實施例中，該度量衡裝置可操作以針對每一週期性結構判定該干涉圖案之一或多個最佳化的關注區。在另一實施例中，基於該干涉圖案之一影像的一或多個特性及/或隨該等最佳化的關注區而變之經量測或模型化效能參數值來判定該一或多個最佳化的關注區。在另一實施例中，該一或多個最佳化的關注區包含複數個關注區，每一關注區基於該干涉圖案之一影像的一或多個特性及/或隨該等最佳化的關注區而變之經量測或模型化效能參數值包含一對應權重。
在一實施例中，該量測照明包含一已知偏振狀態，且該度量衡裝置包含一偏振分離元件，該度量衡裝置經配置以分別使經偏振解析之干涉圖案成像。
在一實施例中，該度量衡裝置可在不同照明模式下操作，其中該量測照明僅包含複數個照明光束之一子集。在另一實施例中，該等照明模式包括一種或單一光束模式，其中該子集僅包含該等照明光束中之一單一照明光束。在另一實施例中，該度量衡裝置可操作以基於使用該等 單一光束模式中之一或多者偵測到的散射輻射之一偵測到的強度來判定該週期性結構之不對稱性。在另一實施例中，該偵測到的強度包含使用該等單一光束模式中之兩者獲得的對置較高繞射階之間的一偵測到的強度差，每一單一光束模式對應於該等較高繞射階中之一者。在另一實施例中，該所判定之不對稱性用於校正一定位量測。在另一實施例中，該所判定之不對稱性用於判定針對疊對或焦點之一值。
在一實施例中，該度量衡裝置可操作以基於對該干涉圖案中之干涉條紋對比度之一量測來判定該週期性結構的不對稱性。
在一實施例中，該度量衡裝置可操作以基於對該干涉圖案中之該等干涉條紋的該定位之一量測來判定該週期性結構的不對稱性。
在一實施例中，該度量衡裝置包含至少一個偵測器參考週期性結構，以使得能夠校準該偵測器中之漂移。
在一實施例中，該度量衡裝置包含一照明調諧組件，其為該量測照明提供一可調諧波長及/或光譜功能性。
在一實施例中，該度量衡裝置包含至少一個像差參考週期性結構，以使得能夠校準該度量衡裝置內的光學像差。在另一實施例中，該度量衡裝置可操作以藉由以下步驟來執行一像差校準：量測該參考週期性結構，自該參考週期性結構之該量測判定描述該度量衡裝置內的該光學像差之一像差指紋(aberration fingerprint)，且使用該像差指紋來校正後續量測。
在一實施例中，該度量衡裝置包含用於調諧該量測照明之該偏振的一可調諧偏振器及該度量衡裝置之一偵測路徑中的一對應偏振偵測器。
在一實施例中，該度量衡裝置包含可操作以改變該等照明光束之間的相干性之一光瞳照明模式組件。
在一實施例中，該度量衡裝置包含用於產生該量測輻射之一空間上非相干的輻射源。在另一實施例中，該空間上非相干的輻射源包含一白熾源、一發光二極體源或一雷射產生電漿源。
在一實施例中，該度量衡裝置包含一偽空間上非相干的輻射源，其產生模仿空間上非相干的輻射之輻射。在另一實施例中，該偽空間上非相干的輻射源包含一雷射源及用於產生多模輻射之一多模產生器，該偽空間上非相干的輻射源可操作以使該多模輻射之不同實現整體平均以模仿空間上非相干的輻射。在另一實施例中，該多模產生器包含一旋轉擴散器以產生斑點圖案。在另一實施例中，該多模產生器包含一測角計，其用於在不同角度上掃描來自該雷射之一單模雷射光束。
下文參考隨附圖式詳細地描述本發明之其他態樣、特徵及優點以及本發明之各種實施例的結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之具體實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文中所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將顯而易見。
200:設備
202:量測站
204:曝光站
206:控制單元
208:塗佈設備
210:烘烤設備
212:顯影設備
220:經圖案化基板
222:設備
224:設備
226:設備/步驟
230:基板
232:基板
234:基板
240:度量衡設備
242:度量衡結果
300:度量衡裝置
305:光學模組
310:照明源
315:多模光纖
317:光學組件
320:空間上非相干的輻射光束
325:離軸照明產生器
330:離軸光束
330X:光束
330Y:光束
335:光學組件
340:光點鏡面
345:物鏡
350:基板
355+:經散射之較高繞射階
355-:經散射之較高繞射階
360:光學組件
365:攝影機
375:攝影機
380:處理器
395:外圓
400:三角形
400X:點
400Y:點
405:叉號
405X:點
405Y:點
410:目標
415a:光柵
415b:光柵
420:離軸照明光束
422:孔徑分佈/光點鏡面/零階區塊/陰影區
425:-1 X方向繞射階
430:+1 X方向繞射階
430':+1 X方向繞射階
435:-1 Y方向繞射階
435':-1 Y方向繞射階
440:+1 Y方向繞射階
440':+1 Y方向繞射階
445:零階
450:條紋圖案
500:干涉條紋
500':干涉條紋
510:固定參考線
600:空間上非相干的照明
600':空間上非相干的照明
610:離軸光束
610':離軸光束
620:散射輻射
630:+1及-1繞射階
700:離軸照明產生器
705:光束分光器
710:反射器
710':回向反射器
715:離軸光束
720:輸入光束
725:離軸照明產生器
730:中間載物台
735:輸出端
736:底部鏡面
737:改良式基於光柵之離軸照明產生器
740:第一光柵
745:照明
750+λ1:針對第一波長之+1繞射階
750-λ1:針對第一波長之-1繞射階
750+λ2:針對第二波長之+1繞射階
750-λ2:針對第一波長之-1繞射階
755:第一光學組件
760a:楔
760b:楔
765:第二光學組件
770:第二光柵
775:透鏡
780:空間濾光器
800:影像
810:第一繞射圖案
820:第二繞射圖案
900:疊對目標
910:所得影像擷取
920X:象限
920Y:象限
925a:光柵
925b:光柵
930a:干涉圖案
930b:干涉圖案
940X:參考線
940Y:參考線
1000:離軸光束
1010:+1 X方向階
1020:離軸光束
1020X:X方向象限
1020X':X方向象限
1020Y:Y方向象限
1020Y':Y方向象限
1025:箭頭
1025':箭頭
1030:-1 X方向階/干涉條紋圖案
1040:固定參考
1050:干涉條紋圖案
1060a:箭頭
1060b:箭頭
1060c:箭頭
1060d:箭頭
1070a:子影像
1070b:子影像
1070c:子影像
1070d:子影像
1100:關注區
1300:度量衡裝置
1310:照明源
1330:離軸光束
1355+:+1繞射階
1355-:-1繞射階
1360:成像透鏡
1385:稜鏡
1400:泵脈衝
1405:堆疊
1410:不透光層
1415:內埋式標記
1420:聲波
1420':聲波
1420":聲波
1420''':聲波
1425:入射探針脈衝
1430:經繞射探針脈衝
1435:內埋式對準標記
1440:表面變形圖案
1600:度量衡裝置
1605:光學模組
1607:照明調諧組件
1617:可調諧電源組件
1622:偏振組件
1627:偏振組件
1630:離軸照明產生器
1632:光瞳照明模式組件
1642:光瞳成像支路
1647:光瞳攝影機
1652:光瞳偵測模式組件
1657:參考目標
1665:攝影機
1700:校準階段
1710:步驟
1720:步驟
1730:步驟
1740:量測相位
1750:目標
1760:步驟
1770:步驟
1780:經對準定位
ed:繞射效率
EXP:曝光站
G1:第一光柵
G2:第二光柵
I1:影像平面
I2:影像平面
I3:影像平面
I4:影像平面
IF:定位感測器
LA:微影設備
LC:微影單元
LACU:微影設備控制單元
MA:圖案化裝置/倍縮光罩
MEA:量測站
N:層
N-1:層
N-2:層
N-3:層
N-4:層
O:光軸
P:峰值
P1:光瞳平面
P2:光瞳平面
P3:光瞳平面
R:配方資訊
SCS:監督控制系統
T:目標
w1:線寬
w2:線寬
W:基板
X:方向
Y:方向
λ1:波長
λ2:波長
φ:相位深度
φ1:第一相位深度
φ2:第二相位深度
φ1+φ2:總相位分佈
現在將參考隨附圖式藉助於實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中：圖1描繪微影設備連同形成用於半導體裝置之生產設施的其他設備；圖2為根據本發明之第一實施例的度量衡裝置之示意性說明；圖3包含(a)輸入輻射之光瞳影像；(b)說明根據第一實施例的圖2之度量衡裝置之操作原理的離軸照明光束之光瞳影像；及(c)說明根據第二實 施例的圖2之度量衡裝置之操作原理的離軸照明光束之光瞳影像；圖4展示(a)在對準中可用之實例目標、(b)對應於單一階之偵測的偵測光瞳之光瞳影像、(c)對應於四個繞射階之偵測的偵測光瞳之光瞳影像及(d)在圖4(a)之目標的量測之後的經成像干涉圖案之示意性實例；圖5示意性地展示在對準量測期間對應於(a)第一基板定位及(b)第二基板定位的經成像干涉圖案；圖6示意性地說明輻射穿過圖2之度量衡系統的傳播；圖7為(a)離軸照明產生器之第一實施例；(b)俯視圖及(c)側視圖中之離軸照明產生器的第二實施例；及(d)離軸照明產生器之第三實施例的示意性說明；圖8示意性地展示根據實施例的對應於同時成像在相同攝影機上之兩個波長的經成像干涉圖案；圖9展示根據用於量測疊對之實施例的(a)在疊對中可用之實例目標及(b)在圖9(a)的目標之量測之後的經成像干涉圖案之示意性實例；圖10說明根據實施例的使用圖2之度量衡裝置來量測目標之不對稱性的各種方法：圖10(a)及10(c)分別展示第一照明模式與第二照明模式之光瞳影像；圖10(b)及10(d)分別為由第一照明模式及第二照明模式所產生的影像擷取之示意性說明；圖10(e)及10(f)展示因量測分別具有零不對稱性與具有非零不對稱性之目標產生之干涉條紋圖案；且圖10(f)及10(g)說明多個繞射階之同時偵測；圖10(h)示意性地說明包括每個象限之子影像的所得影像。
圖11示意性地展示根據實施例的針對干涉圖案之解釋而選擇之任意形狀的關注區； 圖12示意性地展示根據實施例的在單次影像擷取中量測之四個目標的干涉圖案；圖13為根據本發明之第二實施例的度量衡裝置之示意性說明；圖14(a)至(e)示意性地說明各種泵探針照明方法；圖15說明(a)與用於不對稱性最佳化之雙光柵離軸照明產生器有關的相位分佈；及(b)繞射效率與相位深度的相關聯之搖擺曲線；圖16為根據本發明之第三實施例的度量衡裝置之示意性說明；且圖17為根據本發明之實施例的描述對減輕度量衡裝置之光學器件中的像差效應的校準之流程圖。
在詳細地描述本發明之實施例之前，呈現可供實施本發明之實施例的實例環境係具指導性的。
圖1在200處將微影設備LA展示為實施大容量微影製造程序之工業生產設施之部分。在本實例中，製造程序適用於在諸如半導體晶圓之基板上製造半導體產品(積體電路)。熟習此項技術者應瞭解，可藉由以此程序之變體處理不同類型之基板來製造各種產品。半導體產品之生產僅用作現今具有巨大商業意義之實例。
在微影設備(或簡言之，「微影工具」200)內，量測站MEA展示於202處且曝光站EXP展示於204處。控制單元LACU展示於206處。在此實例中，每一基板訪問量測站及曝光站以具有經施加之圖案。舉例而言，在光學微影設備中，投影系統用於使用經調節輻射及投影系統將產品圖案自圖案化裝置MA轉印至基板上。此轉印係藉由在輻射敏感抗蝕劑材料層中形成圖案之影像來完成。
本文中所使用之術語「投影系統」應廣泛地解釋為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體的使用或真空之使用之其他因數的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。圖案化MA裝置可為將圖案賦予至由圖案化裝置傳輸或反射之輻射光束的光罩或倍縮光罩。熟知操作模式包括步進模式及掃描模式。眾所周知，投影系統可以多種方式與用於基板及圖案化裝置之支撐件及定位系統協作以將所要圖案施加至橫越基板之許多目標部分。可使用可程式化圖案化裝置來替代具有固定圖案之倍縮光罩。舉例而言，輻射可包括在深紫外線(DUV)波帶或極紫外線(EUV)波帶中之電磁輻射。本發明亦適用於例如利用電子束之其他類型之微影程序，例如壓印微影及直寫微影。
微影設備控制單元LACU控制各種致動器及感測器之所有移動及量測以收納基板W及倍縮光罩MA且實施圖案化操作。LACU亦包括用以實施與設備之操作相關的所要計算之信號處理及資料處理能力。實務上，控制單元LACU將實現為許多子單元之系統，該等子單元各自處置設備內之子系統或組件的即時資料獲取、處理及控制。
在曝光站EXP處將圖案施加至基板之前，在量測站MEA處處理基板，使得可進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位階感測器來映射基板之表面高度，及使用對準感測器來量測基板上之對準標記的定位。對準標記以規則柵格圖案標稱地配置。然而，歸因於產生標記之不準確度且亦歸因於基板之貫穿其處理而發生的變形，標記偏離理想柵格。因此，除了量測基板之定位及定向以外，對準感測器實務上亦必須詳細地量測橫越基板區域之許多標記的定位(在設備將以極高準確度在正確部位 處印刷產品特徵的情況下)。設備可屬於具有兩個基板台之所謂的雙載物台類型，每一基板台具有受控制單元LACU控制之定位系統。在曝光站EXP處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站MEA處將另一基板裝載至另一基板台上，使得可進行各種預備步驟。因此，對準標記之量測極為耗時，且提供兩個基板台使得能夠顯著增加設備之產出率。若定位感測器IF在基板台處於量測站處以及處於曝光站處時不能夠量測基板台之定位，則可提供第二定位感測器以使得能夠在兩個站處追蹤基板台之定位。微影設備LA可例如屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台以及兩個站--曝光站及量測站--在兩個站之間可交換該等基板台。在替代實施例中，量測站為單獨度量衡或對準設備之部分。在另一實施例中，在量測站與曝光站之間交換該等基板，其中每一站包含用以固持基板之單獨基板台，且在執行了對基板的量測之後自量測基板台卸載基板，且接著將其轉移至曝光站之基板台並裝載於曝光站的基板台上以用於進行曝光程序。
在生產設施內，設備200形成「微影單元(litho cell)」或「微影叢集(litho cluster)」之部分，該「微影單元」或「微影叢集」亦含有塗佈設備208以用於將感光抗蝕劑及其他塗層施加至基板W以供設備200圖案化。在設備200之輸出側處，提供烘烤設備210及顯影設備212以用於將經曝光圖案顯影至實體抗蝕劑圖案中。在所有此等設備之間，基板處置系統負責支撐基板且將基板自一台設備轉移至下一台設備。通常統稱為塗佈顯影系統之此等設備在塗佈顯影系統控制單元之控制下，該塗佈顯影系統控制單元自身受監督控制系統SCS控制，該監督控制系統亦經由微影設備控制單元LACU控制微影設備。因此，不同設備可經操作以使產出率及處理效率最大化。監督控制系統SCS接收配方資訊R，該配方資訊極 詳細地提供待執行以產生每一經圖案化基板之步驟的定義。
一旦已在微影單元中施加及顯影圖案，則將經圖案化基板220轉移至諸如在222、224、226處說明之其他處理設備。廣泛範圍之處理步驟藉由典型製造設施中之各種設備予以實施。出於實例起見，此實施例中之設備222為蝕刻站，且設備224執行蝕刻後退火步驟。將其他物理及/或化學處理步驟應用於其他設備226等中。可能需要眾多類型之操作以製作真實裝置，諸如材料之沈積、表面材料特性的修改(氧化、摻雜、離子植入等)、化學機械拋光(CMP)等。實務上，設備226可表示在一或多個設備中執行之一系列不同處理步驟。作為另一實例，可提供用於實施自對準多重圖案化之設備及處理步驟，以基於藉由微影設備敷設之前驅圖案而產生多個較小特徵。
眾所周知，半導體裝置之製造涉及此處理之許多重複，以在基板上逐層地建置具有適當材料及圖案之裝置結構。因此，到達微影叢集之基板230可為新近製備之基板，或其可為先前已在此叢集中或在另一設備中完全地經處理的基板。相似地，取決於所需處理，離開設備(leaving apparatus)226上之基板232可經傳回以用於相同微影叢集中之後續圖案化操作，其可經指定以用於不同叢集中的圖案化操作，或其可為待發送以用於切割及封裝之成品。
產品結構之每一層需要不同程序步驟之集合，且用於每一層處之設備226可在類型方面完全不同。此外，即使在待由設備226應用之處理步驟在大型設施中標稱地相同的情況下，亦可存在並行地工作以對不同基板執行步驟226之若干假設相同的機器。此等機器之間的設定或故障之較小差異可意謂其以不同方式影響不同基板。即使對於每一層而言為 相對常見的步驟，諸如蝕刻(設備222)亦可藉由標稱地相同但並行地工作之若干蝕刻設備來實施以最大化產出率。此外，實務上，不同層根據待蝕刻之材料的細節需要不同蝕刻程序，例如化學蝕刻、電漿蝕刻，且需要特定要求，諸如，例如各向異性蝕刻。
可在如剛才所提及之其他微影設備中執行先前及/或後續程序，且可甚至在不同類型之微影設備中執行先前及/或後續程序。舉例而言，裝置製造程序中之在諸如解析度及疊對之參數上要求極高的一些層相比於要求較不高之其他層可在更進階之微影工具中執行。因此，一些層可曝光於浸潤型微影工具中，而其他層曝光於「乾式」工具中。一些層可曝光於在DUV波長下工作之工具中，而其他層使用EUV波長輻射來曝光。
為了恰當地且一致地曝光由微影設備曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測性質，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。因此，微影單元LC所處之製造設施亦包括收納已在微影單元中經處理之基板W中之一些或全部的度量衡系統。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其係在可足夠迅速地且快速地完成度量衡以使得相同批次之其他基板仍待曝光的情況下。此外，已曝光之基板可被剝離及重工以提高良率，或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行進一步處理。在基板之僅一些目標部分有缺陷之情況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。
亦在圖1中展示的為度量衡設備240，提供該度量衡設備以用於在製造程序中之所要載物台處執行對產品之參數的量測。現代微影生產設施中之度量衡站的常見實例為散射計(例如暗場散射計、角度解析散 射計或光譜散射計)，且其可應用於在設備222中之蝕刻之前量測在220處的經顯影基板的性質。在使用度量衡設備240的情況下，可判定出(例如)諸如疊對或臨界尺寸(CD)之重要效能參數並不符合經顯影抗蝕劑中之指定準確度要求。在蝕刻步驟之前，存在經由微影叢集剝離經顯影抗蝕劑且重新處理基板220的機會。藉由監督控制系統SCS及/或控制單元LACU 206隨著時間推移進行小幅度調整，可使用來自設備240之度量衡結果242來維持微影叢集中之圖案化操作的準確效能，藉此使產品製作得不合規格且需要重工之風險最小化。
另外，度量衡設備240及/或其他度量衡設備(未展示)可經應用以量測經處理基板232、234及傳入基板230之性質。可在經處理基板上使用度量衡設備來判定諸如疊對或CD之重要參數。
在藉由使用對準感測器來量測基板上之對準標記的定位以執行對準時，將需要使對準標記節距之大小減小至例如100nm之數量級內(更具體而言，300nm至800nm的範圍內)。亦將需要減小對準標記之區域(佔據面積)，使得許多(例如數千)對準標記可全部容納在晶圓上方；包括晶粒內、產品結構之間，其中晶圓空間為「成本高昂的」。
許多現存對準感測器(諸如在介紹中提及之公開案中所描述的彼等對準感測器)需要相互相干之共軛離軸光束(例如此等光束來源於相同單模輻射源)。此允許在對應繞射階之間進行干涉。然而，對空間上相干的輻射之使用產生干涉假影(諸如斑點效應)，該干涉假影對對準量測具有影響，從而產生定位誤差。其他現存對準感測器使用空間上非相干的輻射，藉此避免斑點問題。然而，當使用非相干的輻射時，有可能解析較小標記節距(例如小於照明波長)之唯一方式為在亮場模式下進行成像，其中 較高繞射階受到零階之干涉。藉由比較，前述相干的源感測器可使用暗場成像模式，其中零階通常被阻擋。此等暗場成像為亮場成像提供優良效能。
為了解決上述問題，提出一種具有最佳化相干性之度量衡裝置。更具體而言，本文中所提出的為一種經組態以產生量測照明之複數個空間上非相干的光束之度量衡裝置，該等光束中之每一者(或該等光束之量測對中的兩個光束，每一量測對對應於量測方向)在其橫截面內具有對應區，針對該等對應區，此等區處的光束之間的相位關係為已知的；亦即，針對對應區存在相互的空間相干性。
此度量衡裝置將能夠量測具有可接受(最小)干涉假影(斑點)之較小節距目標，且亦將在暗場模式下為可操作的。此度量衡裝置可用作用於量測基板定位(例如量測週期性結構或對準標記相對於固定參考定位之定位)的定位感測器或對準感測器。然而，度量衡裝置亦可用於量測疊對(例如就縫合標記而言量測不同層或甚至相同層中之週期性結構的相對定位)。度量衡裝置亦能夠量測週期性結構之不對稱性，且因此可用以量測任何參數，該參數係基於目標不對稱性量測(例如使用基於繞射之疊對(DBO)技術之疊對或使用基於繞射之焦點(DBF)技術之焦點)。
所提出之硬體實例
圖2展示此度量衡裝置之可能實施。度量衡裝置基本上作為具有新穎照明模式之標準顯微鏡來操作。度量衡裝置300包含光學模組305，該光學模組包含裝置之主要組件。照明源310(其可位於模組305外部且藉由多模光纖315光學上耦接至該模組)將空間上非相干的輻射光束320提供至光學模組305。光學組件317將空間上非相干的輻射光束320傳 送至相干的離軸照明產生器325。此組件對本文中之概念尤為重要且將更詳細地描述。相干的離軸照明產生器325自空間上非相干的輻射光束320產生複數個(例如四個)離軸光束330。下文將進一步詳細描述此等離軸光束330之特性。照明產生器之零階可由照明零階區塊元件(illumination zero order block element)375阻擋。此零階將僅針對本文件中所描述之相干的離軸照明產生器實例(例如基於相位光柵之照明產生器)中的一些存在，且因此在並未產生此零階照明時可經省略。經由(光學組件335及)光點鏡面340將離軸光束330傳送至(例如高NA)物鏡345。該物鏡將離軸光束330聚焦至位於基板350上的樣本(例如週期性結構/對準標記)上，在該樣本中此等離軸光束散射且繞射。經散射之較高繞射階355+、355-(例如分別為+1階及-1階)經由光點鏡面340反向傳播，且由光學組件360聚焦至感測器或攝影機365上，該等繞射階在該感測器或攝影機中干涉以形成干涉圖案。運行合適軟體之處理器380接著可處理由攝影機365擷取之干涉圖案的影像。
經零階繞射(經鏡面反射)之輻射在偵測分支中的合適部位處經阻擋；例如藉由光點鏡面340及/或單獨偵測零階區塊元件。應注意，針對離軸照明光束中之每一者存在零階反射，亦即，在當前實施例中，總共存在四個此等零階反射。適合於阻擋四個零階反射之實例孔徑分佈展示於圖4(b)及(c)中，經標記為422。同樣，度量衡裝置作為「暗場」度量衡裝置而操作。
所提出之度量衡裝置的主要概念用以僅在需要時誘發量測照明中之空間相干性。更具體而言，在離軸光束330中之每一者中的光瞳點的對應集合之間誘發空間相干性。更具體而言，光瞳點之集合包含離軸 光束中之每一者中的對應單一光瞳點，該光瞳點之集合係相互空間上相干的，但其中每一光瞳點相對於相同光束中之所有其他光瞳點為非相干的。藉由以此方式最佳化量測照明之相干性，對較小節距目標執行暗場離軸照明變為可行的，但在每一離軸光束330係空間上非相干的時具有最小斑點假影。
圖3展示用以說明概念之三個光瞳影像。圖3(a)展示關於圖2中之光瞳平面P1的第一光瞳影像，且圖3(b)及3(c)各自展示關於圖2中之光瞳平面P2的第二光瞳影像。圖3(a)展示(在橫截面中)空間上非相干的輻射光束320，且圖3(b)及3(c)展示(在橫截面中)由相干的離軸照明產生器325在兩個不同實施例中產生之離軸光束330。在每一情況下，外圓395之範圍對應於顯微鏡物鏡之最大偵測NA；此可僅作為實例0.95NA。
光瞳中之每一者中的三角形400指示光瞳點之集合，該等光瞳點相對於彼此為空間上相干的。相似地，叉號405指示光瞳點之另一集合，該等光瞳點相對於彼此為空間上相干的。三角形相對於叉號為空間上非相干的，且所有其他光瞳點對應於光束傳播。一般原理(在圖3(b)中展示的實例中)為相互空間上相干之光瞳點的每一集合(點之每一相干集合)在照明光瞳P2內與點的所有其他相干集合具有相同間距。同樣，在此實施例中，點之每一相干集合為點的所有其他相干集合中之光瞳內的平移。
在圖3(b)中，由三角形400表示的點之第一相干集合中的每一光瞳點之間的間距必須等於由叉號405表示的點之相干集合中的每一光瞳點之間的間距。在此內容背景中之「間距」為定向的，亦即，並未允許叉號集合(點之第二集合)相對於三角形集合(點之第一集合)旋轉。同 樣，離軸光束330中之每一者自身包含非相干的輻射；然而，離軸光束330共同包含相同光束，該等光束在其橫截面內具有含已知的相位關係(空間相干性)的點之對應集合。應注意，不必將點之每一集合中的點等距間隔開(例如在此實例中之四個三角形405之間的間距無需相等)。同樣，離軸光束330不必對稱地配置於光瞳內。
圖3(c)展示此基本概念可擴展至僅在對應於單一量測方向之光束之間提供相互的空間相干性，其中光束330X對應於第一方向(X方向)，且光束330Y對應於第二方向(Y方向)。在此實例中，正方形及加號各自指示光瞳點之集合，該等光瞳點對應於由三角形及叉號表示的光瞳點之集合，但不必與由三角形及叉號表示的光瞳點之集合空間上相干。然而，叉號為相互空間上相干的，此情況同樣適用於加號，且叉號為加號之光瞳中之幾何平移。同樣，在圖3(c)中，離軸光束僅為逐對相干的。
在此實施例中，分別藉由方向(例如X方向330X及Y方向330Y)來考慮離軸光束。產生所擷取之X方向繞射階的光束330X之對僅需要為彼此相干的(使得點400X之對為彼此相干的，此情況同樣適用於點405X之對)。相似地，產生所擷取之Y方向繞射階的光束330Y之對僅需要為彼此相干的(使得點400Y之對為相互相干的，此情況同樣適用於點405Y之對)。然而，在點400X之對與點400Y的對之間不需要存在相干性，在點405X之對與點405Y的對之間亦不需要存在相干性。同樣，在對應於每一所考慮之量測方向的數對離軸光束中包含數對相干點。如前所述，針對對應於量測方向之每一對光束，每一對相干點為點之所有其他相干對的光瞳內的幾何平移。
在以上描述中，光束皆為空間上非相干的。可使用發光二 極體、電燈泡、雷射激生電漿源或任何其他合適的非相干的源來獲得空間上非相干的輻射。在其他實施例中，光束可為偽空間上非相干的，例如自諸如雷射之相干的照明源產生，同時經歷一或多個程序以模仿空間非相干性。此可包含製作相干輻射多模及在偵測器之積分時間期間使不同實現整體平均。更具體而言，在一實施例中，運用例如旋轉擴散器板及雷射產生斑點圖案(其為空間上相干的圖案)之許多(例如隨機)實現。判定此等隨機斑點圖案實現之整體平均，其使干涉效應平均，且因此有效地模仿空間非相干性(在偵測器之積分時間期間在偵測器平面上使干涉平均)。替代之偽空間上非相關性途徑例如使用測角計掃描遍及不同角度(其為模式)之單模雷射光束。
用於對準/定位感測之工作原理
圖4說明度量衡系統之工作原理。圖4(a)說明可在一些實施例中用作對準標記之目標410。目標410可與用於基於微繞射之疊對技術(μDBO)中之彼等目標相似，但其在形成對準標記時通常僅包含在單一層中。同樣，目標410包含四個子目標，包含在第一方向(X方向)上之兩個光柵(週期性結構)415a及在第二垂直方向(Y方向)上之兩個光柵415b。舉例而言，光柵之節距可包含100nm之數量級(更具體而言，300nm至800nm的範圍內)。
圖4(b)展示對應於光瞳平面P3(參看圖2)之光瞳表示。該圖式展示在僅散射離軸照明光束中的單一光束之後的所得輻射，更具體而言(此表示中之最左側表示)，離軸照明光束420(其將不位於此光瞳中，其在光瞳平面P2中之部位對應於其在照明光瞳中之部位，且在此處僅為了說明而展示)。陰影區422對應於用於實施例中的具體光點鏡面設計之阻擋 (亦即，反射或吸收)區(白色表示傳輸區)。此光點鏡面設計僅為光瞳區塊(pupil block)之實例，其確保未偵測到非所需光(例如零階及零階周圍的光)。可使用其他光點鏡面分佈(或一般為零階區塊)。
如可看出，擷取較高繞射階中的僅一者，更具體而言，-1 X方向繞射階425。+1 X方向繞射階430、-1 Y方向繞射階435及+1 Y方向繞射階440超出光瞳(由光點鏡面422之範圍表示的偵測NA)且未經擷取。任何較高階(未說明)亦超出偵測NA。為了說明而展示零階445，但其實際上將由光點鏡面或零階區塊422阻擋。
圖4(c)展示因所有四個離軸光束420(再次僅為了說明而展示)而產生之所得光瞳(僅所擷取之階)。所擷取之階包括-1 X方向繞射階425、+1 X方向繞射階430'、-1 Y方向繞射階435'及+1 Y方向繞射階440'。使此等繞射階成像於攝影機上，其中此等繞射階干涉形成條紋圖案450，諸如圖4(d)中所展示。在所展示之實例中，在繞射階對角地配置於光瞳中時，條紋圖案為成對角線的，但具有所得不同條紋圖案定向之其他配置係可能的。
以與可用於對準感測之其他度量衡裝置相似的方式，目標光柵定位之移位按方向產生+1繞射階與-1繞射階之間的相移。由於繞射階在攝影機上進行干涉，因此繞射階之間的相移在攝影機上產生干涉條紋之對應移位。因此，有可能自干涉條紋在攝影機上之定位判定對準定位。
圖5說明可如何自干涉條紋判定對準定位。當目標處於第一定位處時，圖5(a)展示干涉條紋500之一個集合(亦即，對應於條紋圖案450之一個象限)，且當目標處於第二定位處時，圖5(b)展示干涉條紋500'之集合。固定參考線510(亦即，在兩個影像之相同定位中)經展示為突出 顯示在兩個定位之間的條紋圖案之移動。可以已知方式藉由將自圖案判定之定位與自固定參考(例如透射影像感測器(TIS)基準)之量測獲得的定位進行比較來判定對準。單一條紋圖案(例如來自單一光柵對準標記)或(例如來自兩個光柵對準標記的)每個方向之單一圖案可用於進行對準。用於在兩個方向上執行對準之另一選項可使用具有單一2D週期性圖案之對準標記。此外，可運用本文中所描述之度量衡裝置來量測非週期性圖案。另一對準標記選項可包含四光柵目標設計(諸如圖4(a)中所說明)，該目標設計與目前常用於量測疊對之設計相似。同樣，諸如此等之目標通常已經存在於晶圓上，且因此相似採樣可用於對準及疊對。此等對準方法已為吾人所知且將不對其進行進一步描述。
圖6說明所提出之度量衡裝置如何最小化斑點假影。此藉由考慮影像平面I1、I2、I3、I4獲得最佳理解，該等影像平面分別包含：多模光纖315之輸出端處的影像平面I1、離軸照明產生器325處之影像平面I2、基板350影像平面I3及攝影機365影像平面I4。可獨立地考慮影像平面中之每一者中的每一點。首先考慮由多模光纖輸出端I1(其包含空間上非相干的照明600、600')處之三角形指示的點。在影像平面I2處使此點成像於離軸照明產生器上。接著使點以兩個離軸光束610、610'(按方向)形式成像於基板上之目標T上，該等離軸光束相對於彼此具有固定相位關係(藉由離軸照明產生器來判定)。入射離軸光束610、610'實際上為具有角範圍之錐體，此角範圍藉由光瞳平面中之光束的範圍來判定。基板平面I3處之目標T使與由三角形指示之點有關的入射離軸光束610繞射，且施加攜載定位資訊之該等入射離軸光束之間的相位差。藉由比較，由叉號指示之定位對應於基板平面I3處之非目標部位(亦即，恰好鄰近目標T的邊緣)。此 區之不完美性(例如光學器件之邊緣或光學器件之不完美性)可導致輻射610'散射至攝影機平面I4處的其他定位(在此處藉由散射輻射620指示)，散射至對應於由三角形指示之部位的部位。針對對應於目標T之每一定位，+1及-1繞射階630在攝影機I4上進行干涉，從而將基板上之局部定位資訊變換為攝影機上的局部強度。在此解釋中，使用實質上空間上非相干的照明之優點為顯而易見的。若使用空間上相干的照明，則由不完美性散射之輻射620(即使僅極小量)可經散射至攝影機平面處的不同部位，之後將干擾彼部位處之輻射，從而產生斑點(及隨之而來的對準誤差)。相比之下，用於所提出之度量衡裝置中的大多數照明為非相干的，且因此，經散射至攝影機上之非所需部位的任何經散射光620將不產生斑點。同樣，每一照明光束之空間非相干性增加此感測器之準確度及穩健性(相較於完全相干的感測器)。
離軸照明產生器
照明光束及特定而言，其相干性性質為所提出之度量衡裝置之重要態樣。照明產生器之所需性質將包括：●在照明光瞳中具有相同照明角度且因此具有相同部位(以最佳化較小節距能力，同時避免切換/移動光學元件)之全部波長(500nm至900nm)；●在匹配路徑長度(以確保光瞳點之集合之間的相干性)時的低難度；●對照明之偏振不產生負面效應。
本文中所描述的裝置中之任一者的離軸照明產生器(例如圖2中之離軸照明產生器325)可以若干方式實施。在其最簡單之實施例中，離軸照明產生器可包含相位光柵(例如2D相位光柵)。相位光柵繞射效率可 為80%，亦即，在1階中40%及在-1階中40%。此效率將在離開最佳波長時降低，很可能降低至約20%。系統之總光效率將很可能為約5%至20%。
使用單相光柵之優點為其使得系統能夠在不抹去所擷取影像的情況下使用寬帶照明(例如，同時接通100nm頻寬)。此係由於圖8中所描述之效應(參看下文)將不發生在僅使用單相光柵時。假設使用固定照明光柵及固定光瞳光闌，缺點包括：較短波長之照明角度變為相對較小，從而使得解析較小節距更加困難，且光瞳光闌必須顯著較大以便阻擋整個波長範圍內之零階。較大光瞳光闌限制節距靈活性(若所要第一繞射階在光瞳之彼部分中，則其亦將經阻擋)。
圖7(a)展示不將不同波長分散至不同照明角度之改良式基於光柵的離軸照明產生器737。由照明745對第一光柵740(通常為相位光柵)進行照明。此光柵在光瞳平面中，亦即，將使光柵成像至顯微鏡物鏡之後焦面上。光柵使照明745繞射成+1繞射階及-1繞射階(0階及高階在此處為不相關的，其可在具有額外光束光闌之系統中經物理地阻擋或恰好經忽略)。為簡單起見，將照明繪製為單一射線；實際上，(非相干的)照明包含角度範圍及定位，其可經展示為射線範圍(具有不同角度及定位)。以不同角度使不同波長繞射；為簡單起見，僅展示兩個波長λ1及λ2。同樣，光柵使輻射繞射成針對第一波長之+1繞射階750+λ1、針對第二波長之+1繞射階750+λ2、針對第一波長之-1繞射階750-λ1及針對第一波長之-1繞射階750-λ2。第一光學組件(例如透鏡)755有效地傅立葉變換經繞射照明750+λ1、750+λ2、750-λ1、750-λ2。楔760a、760b置放於傅立葉平面中。一個楔760a使+1繞射階750+λ1、750+λ2在第一方向上傾斜。另一楔760b使-1 繞射階750-λ1、750-λ2在第二(例如圍繞光軸O對稱)方向上傾斜。由於楔760a、760b在物鏡光瞳(後焦面)之傅立葉平面中，因此由楔760a、760b誘發之傾斜判定光瞳平面中之光束的定位(由於傅立葉關係)。第二光學組件(例如透鏡)765將光束變換回光瞳平面。光束目前在空間上分離。第二光柵770(例如相位光柵)置放於此平面中以將階繞射回零階。此確保具有不同波長之相同繞射階(例如750+λ1及750+λ2；750-λ1及750-λ2)不僅在空間上疊對，而且亦具有相同入射角度。若透鏡755、765具有相等焦距，則第一光柵740及第二光柵770應具有相等節距。最後，可提供兩個以上之透鏡775及空間濾光器780以移除高階中之洩漏光(其並未經繞射至零階)。
針對兩個照明光束描述圖7(a)之離軸照明產生器。一般化至四個光束之簡單方式將為使用2D光柵及4重楔(4-fold wedge)。視情況，可將幾公釐之玻璃添加至對應於例如光瞳中之最左側光束及最右側光束的楔形區段，以相對於最頂部光束及最底部光束誘發路徑長度差。在此情況下，光束將為逐對相干的。此可比在一些實施例中使所有四個光束相干更佳。
圖7(b)(俯視圖)及(c)(側視圖)說明離軸照明產生器700之替代實施例，其使用光束分光器705與反射器710組件之組合自輸入光束720產生四個離軸光束715。
圖7(d)展示相似配置之離軸照明產生器725，但一個離軸照明產生器允許藉由調整回向反射器710'之定位來調整光瞳內的光束定位。為了說明而展示中間載物台730處及輸出端735處的光瞳。調諧回向反射器710'在x方向上之定位，使得光瞳730中之兩個光束的路徑長度匹配，以確保其為(逐對)相干的。亦可垂直於入射光束之方向調諧回向反射 器710、710'之定位，以調諧光瞳730中之兩個光束的定位。
在光瞳730中，兩個光束為逐點相干的。組態之底半部(特定而言，底部反射器710)將製作翻轉複本以獲得光瞳735中所展示之左上方光束及右下方光束。同樣，此等左上方光束及右下方光束亦將為逐點相干的。然而，經過底部稜鏡710及底部鏡面736之路徑通常不匹配，使得僅「對角地相對之」光束為相干的，而其他光束為非相干的。同樣，離軸照明產生器725適合於提供逐對相干的照明光束。
回向反射器710、710'原則上可為在各種角度下含有反射之「角隅」，或經置放(例如相對於圖式之平面成45度角定向以確保兩個光束在光瞳730的對角線上)之直角稜鏡。可將視情況選用之半波片置放於光束分光器與稜鏡710及710'之間，且可將視情況選用之偏振器置放在光束分光器(例如在部位720處)之前，以便確保偏振為明確定義的且確保在所有反射表面處僅存在「s」偏振或僅存在「p」偏振(以防止偏振混合)。
應注意，需要將意欲相互相干之光束的光學路徑長度匹配於相干長度內。在一些光束中，此很可能需要額外元件，例如，額外玻璃，或可能需要延遲級。
圖7(b)至7(d)之實施例共用圖7(a)中所展示的實施例的所有波長將具有相同照明角度之優點。
離軸照明產生器的另一替代實施可使用光束定形組件，諸如空間光調變器(SLM)。然而，此配置可與光點鏡面不相容，且因此，光點鏡面將需要由例如光束分光器及可控光瞳濾光器替換。此配置可更佳地適合於不同於對準之度量衡應用。
多個波長量測
需要能夠量測多個波長(及可能地，較高繞射階)，以使得更為程序穩健的(有助於量測分集)。此將使得例如諸如最佳色彩加權(optimal color weighing；OCW)之技術的使用對於光柵不對稱性能夠變得穩健。特定而言，任何目標不對稱性按波長產生不同經對準定位。藉此，藉由量測不同波長之經對準定位中之此差，有可能判定目標的不對稱性。在一個實施例中，可使對應於多個波長之量測依序成像於相同攝影機上，以獲得各自對應於不同波長之個別影像的序列。可替代地，可使此等波長中之每一者並行地成像於單獨攝影機(或相同攝影機之單獨區)上，其中使用合適的光學組件(諸如雙向色鏡)分離波長。
在另一實施例中，有可能在單一攝影機影像中量測多個波長(及繞射階)。當對應於不同波長之照明光束位於光瞳中之相同部位處時，攝影機影像上的對應條紋將針對不同波長具有不同定向。此將傾向於針對大多數離軸照明產生器配置之情況(例外狀況為單一光柵，對其而言，照明光柵及目標光柵之波長相依性傾向於彼此消除)。
圖8展示此影像800之實例，展示第一繞射圖案810(黑線)及第二繞射圖案820(灰線)，此等圖案各自對應於不同波長。觀測到之條紋圖案之週期及角度直接與照明波長有關。藉由對此影像之適當處理，可針對單次擷取中之多個波長(及階)判定對準定位。此等多個定位可例如用作類OCW演算法之輸入。
其他度量衡應用--基於相位的
度量衡裝置具有除對準感測以外的應用。舉例而言，度量衡裝置適合於量測疊對(層對之間的相對對準)。在第一實施例中，描述基於影像之疊對技術。基於影像之疊對與對準極為相似。關鍵區別為對於對 準而言，將相位與固定參考(例如TIS板)進行比較，以建立絕對定位量測。對於基於影像之疊對而言，條件更為寬鬆，且參考由在相同快照/量測區中擷取之第二光柵形成。可使用兩個光柵之間的相對位移來判定疊對。可在不需要用固定參考進行基準測試的情況下執行此量測。對於與攝影機一起工作之基於影像之疊對感測器而言，在單一影像內同時擷取兩個光柵的情況為較佳的。然而，此並不係必需的，且可例如將兩個影像縫合在一起。
圖9展示(a)用於基於影像之疊對度量衡的所提出之疊對目標900及(b)在量測目標900之後的所得影像擷取910。如習知一樣，目標900包含用於量測X方向上之疊對的象限920X及用於量測Y方向上之疊對的象限920Y。每一象限920X、920Y包含兩個光柵925a、925b。此等兩個光柵925a、925b將通常位於不同層中，但用於量測縫合晶粒之兩個部分的相對對準的縫合類型標記可在單一層內具有兩個光柵。疊對將自身表現為對應於光柵925a之干涉圖案930a與對應於光柵925b的干涉圖案930b之間的偏移(展示參考線940X、940Y以說明兩個方向上之此偏移)。
針對具有較小節距之光柵最佳化度量衡裝置之設計。然而，有可能使用裝置來量測具有較大節距(例如大於1μm)之目標，例如以維持與如當前可使用之此等目標的相容性。具有此等較大節距之問題為將擷取高於+1、-1階之繞射階，特別地擷取+3及-3繞射階；此等情形將分別干涉使強度圖案及其解釋變複雜的+1及-1階。然而，可使用傅立葉分析及濾波技術來解析影像。可替代地，空間濾光器(合適地位於照明光瞳及偵測光瞳中)可用於阻擋非所需高階到達攝影機。應按目標最佳化此等濾光器，以免阻擋來自其他(所要)節距之繞射。
提出用於維持與另一類型之當前使用目標的反向相容性之另一途徑，藉此使得能夠使用所提出的度量衡感測器來量測常規μDBO目標上之疊對。此等基於μDBO之疊對目標通常包含兩個光柵，一個光柵與另一光柵疊對，藉此產生「不對稱光柵」，其中不對稱性之程度取決於疊對(兩個光柵之間的偏移)。(使用當前方法)量測目標包含：偵測正繞射階與負繞射階之間的強度不平衡性，其取決於目標不對稱性且因此取決於疊對。
所提出之途徑依賴於任何目標不對稱性按波長產生不同經對準定位之事實。藉此，藉由量測不同波長之經對準定位之此差，可判定不對稱性，有可能自該不對稱性提取疊對值。使用每個象限具有不同偏差之典型μDBO目標，應有可能使用與已在μDBO度量衡中採用之方法相似的方法將由於疊對所導致的不對稱性與任何其他不對稱性(例如光柵中的一者之光柵不對稱性)分開。
其他度量衡應用--基於強度的
除了在攝影機上包含干涉圖案之成像及干涉條紋之定位的基於相位之量測以外，所提出之度量衡裝置亦可用於基於強度的度量衡。此具有兩種主要應用。第一應用將量測及校正作為(諸如所描述之)對準量測之部分的對準標記之不對稱性。第二應用提供用於量測自當前使用之μDBO目標(或μDBF目標)至先前部分中所描述之目標的疊對之替代方法。
為理解可如何實現此情形，首先考慮使用本文中所描述之度量衡裝置來量測極佳對稱的目標(例如圖4(a)中所展示之形式的對準標記)。可展示每一象限之(例如平均)強度等級相等。現在考慮相同量測， 但在一個象限(例如X方向象限)具有不對稱性之目標上，所有其他象限為對稱的。在此情況下，對應於不對稱目標象限之影像象限將展示條紋圖案之相移(其可解釋為不同對準定位)及降低的條紋對比度/條紋可視性。另外，對應於X方向目標象限之兩個影像象限可展示強度不平衡性。提出採用此來量測不對稱性。
疊對標記在+1階與-1階之間強加針對強度及相位兩者之不對稱性(亦即，強度不對稱性及相位不對稱性)。通常，在DBO度量衡中，僅量測強度之不對稱性。本文中所描述之度量衡裝置的優點為可(同時)量測強度不對稱性及相位不對稱性兩者，此係由於相位之不對稱性產生條紋圖案之移位。此情形在強度不對稱性及相位不對稱性彼此互補時為有用的。藉由量測兩種不對稱性，高效地量測波長與堆疊厚度之任何組合的疊對變得有可能。藉由比較，(僅)強度不對稱性針對疊對之敏感性為高度波長相依的，且因此僅適用於波長之子集，該子集取決於堆疊。
可藉由分離不同影像中之+1階與-1階來量測強度之不對稱性，如當前在暗場DBO度量衡中進行的一樣。可替代地，可自干涉條紋對比度推斷強度不對稱性，此係由於強度不對稱性與干涉條紋對比度為直接有關的。若存在強度不對稱性，則將不存在完美的破壞性干涉，從而使得條紋對比度小於一。
在第一實施例中，提出使用選擇性照明模式，以使在任何時間處僅擷取單一較高繞射階(楔亦可用於分離階)。圖10(a)展示僅一個離軸光束1000對目標進行照明且因此僅擷取+1 X方向階1010的第一所提出之照明模式。在圖10(b)中展示所得影像。在兩個X方向象限1020X中存在強度區(在僅存在+1繞射階時，無條紋圖案可見)，其中可看見此等兩個象 限之間的明顯強度差(此處以陰影之差異進行說明，其中淺色陰影指示較大強度)。在沒有擷取到Y方向繞射階時，Y方向象限1020Y不可見(實質上為零強度)。圖10(c)展示選擇不同離軸光束1020來對目標進行照明以使得僅擷取-1 X方向階1030的第二所提出之照明模式。在圖10(d)中展示所得影像。再次，兩個X方向象限1020X'展示明顯強度差，而兩個Y方向象限1020Y'不可見。將瞭解，可使用相同原理以僅擷取單一Y繞射階，以判定Y象限不對稱性。接著可以當前在DBO中進行的相同之方式自對置+1繞射階與-1繞射階之間的差(例如，對於一個或兩個對應象限對，象限1020X與1020X'之強度差)推斷疊對。
在第二實施例中，+1及-1繞射階在諸如圖4(d)及圖5中所描述之攝影機上進行干涉且形成干涉條紋圖案，且在單次量測中自條紋對比度或較佳地自由於疊對而導致的條紋定位(相位不對稱性)與條紋對比度(強度不對稱性)之組合推斷疊對。此實施例由圖10(e)及10(f)示意性地說明。圖10(e)展示自量測不具有不對稱性(零疊對)之疊對目標所得的干涉條紋圖案1030。圖10(f)展示自量測相同疊對目標但在該疊對目標中存在不對稱性(例如非零疊對)所得之干涉條紋圖案1050。可看出在條紋定位中存在移位(例如相對於位於兩個圖之相同定位處的固定參考1040)。亦可看出，相對於干涉條紋圖案1030，針對干涉條紋圖案1050之條紋對比度較低(例如在條紋圖案1050中條紋更模糊)。對干涉條紋移位及/或影像對比度之變化兩者之量測可用於量測來自目標的疊對(例如可假設兩者與疊對呈單調變化或線性變化)。
在所有此等不對稱性實施例中，故意偏移可實施於目標中來以已知方式將疊對與其他處理不對稱性區分開。舉例而言，藉由量測標 準μDBO目標(亦即，其中每個方向之兩個象限各自具有不同偏差)，有可能以類似於當前使用之μDBO技術的方式，基於所判定之不對稱性來量測疊對，同時校正不同於疊對之目標不對稱性。
以上途徑亦可用於判定及/或校正對準量測中之對準標記不對稱性。另外，所提出之度量衡工具允許此不對稱性校正在標記自身(關注區(ROI)選擇)內執行。可指定ROI以應用不同擬合常式(關於ROI選擇之更多信息，參考名稱為可變關注區選擇(Variable Region of Interest Selection)之部分)。以此方式，有可能校正標記自身內之變形。
此外，應瞭解，由於此方法包含量測目標不對稱性，因此可使用其來量測基於其他目標不對稱性之參數，諸如經由設計成具有焦點或劑量相依之不對稱性的目標(例如DBF目標或μDBF目標)來量測焦點或劑量。
返回參考圖10(a)，可瞭解(對於圖7(d)之至少基於稜鏡之離軸照明產生器)，+1 X方向階經限制為隨節距及波長而變沿著箭頭1025移動。因此，其將經限制為沿著光瞳之頂部的兩個象限移動。相似地，-1 X方向階經限制為隨節距及波長而變沿著箭頭1025'移動，且因此經限制為沿著光瞳之底部的兩個象限移動。對於基於相位光柵之離軸照明產生器，階將僅隨光柵節距而變在指示方向上(沿著箭頭1025或1025')移動，且改變波長將使繞射階朝向或遠離光瞳之中心移動。同樣，對於基於相位光柵之離軸照明產生器，移動隨波長而變僅限制於一個象限(但仍有隨節距而變之兩個象限)。
圖10(g)展示相對於具有X方向階及Y方向階之2D標記(例如μDBO標記或相似標記)的情況。-1 X方向階經限制為沿著箭頭1060a之 部位，+1 X方向階經限制為沿著箭頭1060b之部位。+1 Y方向階經限制為沿著箭頭1060c之部位(僅左側象限)，-1 Y方向階經限制為沿著箭頭1060d之部位(僅右側象限)。因此，對於給定節距及波長，每個象限僅存在單一X階或Y階(假設在X方向光柵與Y方向光柵中節距相同)。
在一個實施例中，可藉由將四個光楔置放於光瞳平面(如圖2中所展示之平面P3)處來採用此情形。舉例而言，在US2011/0102753及US2012/0206703中描述了用以在散射術度量衡中同時使多個階成像的光楔之概念，兩個專利特此以引用之方式併入。由楔將在兩個方向上之+1階及-1階繞射光束導向至攝影機之不同部分，在攝影機中使其成像。此情形之優點為與使用四分之一照明孔徑相比，廢棄(阻擋)較少的光，從而改良信號。
圖10(h)示意性地說明包含每個象限之子影像的所得影像。取決於節距/照明組合，所有子影像1070a至1070d將由第一所列繞射階組成或由第二所列繞射階組成。在此具體實例中，對於第一節距/照明組合，第一子影像1070a由+1 Y方向階形成，第二子影像1070b由+1 X方向階形成，第三子影像1070c由-1 Y方向階形成，且第四子影像1070d由-1 X方向階形成。對於第二節距/照明組合(例如小得多的節距)，第一子影像1070a由+1 X方向階形成，第二子影像1070b由+1 Y方向階形成，第三子影像1070c由-1 X方向階形成，且第四子影像1070d由-1 Y方向階形成。可將ROI選擇應用於此影像(參看下文)以獲得針對每一階之量測值。
此外，由於每一子影像僅含有+1階或-1階，因此有可能產生可用以校正標記不對稱性之強度通道。此可包含對與每一擷取繞射階有關的強度通道之單獨監視。+1階與-1階之間的強度差可用作(標記)不對稱 性之指紋。基於此指紋，有可能判定緩和此不對稱性之經對準定位的校正。在先前的基於光電二極體之對準感測器中，不可能判定偵測到之輻射是否來源於標記或來源於其他方面，且因此光點必須使標記填充不足。運用如本文中所描述之基於攝影機之度量衡裝置，有可能區分已發起輻射的位置，且因此使標記填充過量及使標記填充不足皆為可能的。
在另一實施例中，四個光楔由光柵替換。可最佳化此等光柵以僅將所有零階繞射光束及所有一階繞射光束導向至攝影機上。在此配置之情況下，自所有零階光束產生額外子影像(第五子影像)。此等零階光束可干涉以在攝影機上形成干涉條紋圖案，此可使用已描述之方法進行解釋。舉例而言，此第五子影像可在影像平面中居中定位(例如相對於圖10(g)中之子影像1070a至1070d居中)。因此，此方法允許同時偵測攝影機上之干涉條紋圖案及對應一階繞射圖案。此使得能夠同時偵測相位及強度。可主動地監視任何源誘發之度量衡誤差，且可將其與經量測資料有效地解耦。因此，可提高度量衡系統之準確度。
可變關注區選擇
較小目標(諸如所提出之度量衡裝置經設計成用於量測的彼等目標)通常在其形成期間經歷變形(例如由於處理而導致之變形)。此等變形可導致例如隨機邊緣效應、遍及標記之楔形、局部光柵不對稱性變化、局部厚度變化及/或(局部)表面粗糙度。當對變形標記執行基板對準時，對整個標記或對固定關注區之平均將通常導致對準誤差。
因此，提出使用可變關注區(ROI)選擇及可變像素加權來增強準確度/穩健性。替代基於整個(例如μDBO)標記影像或基於固定關注區(諸如遍及每一象限或整個目標之中心區；亦即，排除邊緣區)判定對準 定位，提出在每個目標的基礎上最佳化ROI。舉例而言，可按象限執行最佳化。最佳化可判定任何任意形狀之ROI或複數個ROI。圖11展示此任意形狀之ROI 1100之實例，僅用作實例。
作為另一選項，亦提出判定ROI之最佳化經加權組合，其中權重根據一或多個品質度量或關鍵效能指標(KPI)指派。
同樣，提出在逐目標之基礎上基於一或多個KPI來選擇最佳化區域(ROI)或經加權像素組合，其中實例KPI可包含以下各項中之一或多者：●影像之局部均一性；●自影像判定之(局部)對準定位的局部均一性；●最小局部色彩與色彩影像變化；●最小局部色彩與色彩對準定位變化；●階之間的最小局部移位(僅針對>1μm之節距)；●-最大局部條紋對比度；●隨所選擇的ROI而變之經量測或模型化對準/疊對(或裝置效能)；●憑經驗找到以產生改良對準、疊對或其他度量之任何其他KPI。
多目標成像
如已經論述的所提出之度量衡裝置可用作對準感測器以在微影圖案化程序期間量測基板之定位。通常，掃描器可僅相對於單一所選擇的層對準。接著假設(或自例如先前疊對量測已知)相對於其他層之對準亦為可接受的。然而，若層(例如層N)可相對於一些或所有相關的先前層直接對準，則對準將更為直接。因此，提出使用本文中所描述之度量衡裝置在單次影像擷取中在不同層中之多個標記上對準。舉例而言，層N可能 需要(最關鍵地)在X方向上相對於層N-1對準且同時在Y方向上相對於層N-2對準。甚至可為層N需要在每一方向上相對於多個層對準之情況。舉例而言，層N可能需要在X方向上相對於層N-1及N-3對準且在Y方向上相對於層N-2及N-4對準。此可產生相當複雜的對準樹。
圖12展示四個對準標記之實例影像，每一對準標記通常位於不同層中。在單一影像之視場內同時擷取四個標記。對四個標記之回應可由關注區(ROI)選擇分離，使得可分別分析每一標記。舉例而言，可分別針對每一標記(且因此針對每一層)判定對準定位。接著可自此等多個對準定位判定最佳曝光定位。用於判定最佳曝光定位之實例策略可包含：採用平均對準定位(對相關層之平均)。若相對於某一層之對準與相對於另一層的對準相比更為臨界，則可採用加權平均值，其中向更為臨界之層指派較大權重。
雖然就對準而言描述了多次成像概念，但其亦適用於其他度量衡技術，諸如判定與不同層對有關之多個疊對值。疊對校正接著可同時針對多對層經最佳化。
經偏振解析成像
圖13展示本文中所描述之度量衡裝置1300的實施例，其可操作以獲得經偏振解析之影像。將不再描述與圖2之裝置共有之組件，且為簡單起見已自圖式中移除一些光學組件。已知獲得經偏振解析之信號(用於疊對與對準兩者)的能力允許更為程序穩健之量測。在此實施例中，假設照明源1310與已知偏振狀態(SoP)為空間上非相干的。此SoP可為例如圓形、成對角線或(最可能)非偏振的。以所描述之方式(例如按方向)產生兩個相干的離軸光束1330並且進入(例如高NA)物鏡345。輻射聚焦於基 板350上的目標上，且僅由物鏡收集+1繞射階1355+及-1繞射階1355-(按方向)。使繞射階1355+、1355-入射於渥拉斯頓(Wollaston)稜鏡1385(或任何其他合適的偏振分離器元件，諸如線柵偏振器)上，該稜鏡分離正交S及P SoP組件中之光，其中角位移由普通軸與異常軸之間的間距角度給定。接著由成像透鏡1360聚焦光束，使得兩個影像能夠由攝影機365擷取，該等兩個影像分別係關於目標之經散射照明的S及P組件。
泵探針照明
在一實施例中，所提出之度量衡裝置之實施例可實施泵探針(聲學)照明模式。此模式可為有用的，例如，在此模式下，對準標記或其他度量衡目標位於光學上極不透光之層(例如甚至對紅外線亦不透光)下方。泵探針量測亦可在不具有(極)不透光層之情況下對應用有用，此係由於其使得能夠解析較小光柵節距，此就準確度及處理而言為有益的。此外，泵探針量測對變數(諸如(例如)層厚度變化、光柵不對稱性、下伏結構等)之敏感性相較於標準光學量測方法之敏感性極為不同。此可實現增加之量測準確度。
在泵探針照明方法中，由一個或一系列泵脈衝對對準標記進行照明，隨後由一個或一系列探針脈衝對其進行照明。泵脈衝首先將激發聲學衝擊波(例如具有10nm至100nm之典型聲學波長)。經激發聲學平面波將1)傳播至基板堆疊中；且2)由內埋式標記光柵反射；且3)傳播回不透光層及/或抗蝕劑層或覆蓋標記之層的表面，從而產生可量測週期性表面變形圖案及/或折射率變化(例如有效聲學光柵)。可使用經由「探針」脈衝或量測脈衝描述之技術中之任一者來量測週期性表面變形及/或折射率變化圖案。
圖14示意性地說明四個連續時間點處之此照明方法。圖14(a)展示入射於包含不透光層1410及內埋式標記(光柵)1415之堆疊1405上的泵脈衝1400。泵脈衝1400產生聲波1420。圖14(b)展示在聲波傳播穿過堆疊的稍後時間處的聲波1420'。自內埋式標記1415反射聲波，其中藉由內埋式光柵對經反射聲波1420"進行定形(圖14(c))。最後，圖14(d)展示表面處之經反射聲波1420'''，其表現為折射率具有週期性變化之淺表面變形。週期性表面變形圖案基本上如同用於入射探針脈衝1425之光柵一般起作用。探針脈衝1425接著將與由經反射聲波1420'''產生的變形圖案相互作用，且經繞射探針脈衝1430將由攝影機擷取及成像。攝影機影像將展示如圖5中所說明之相似干涉圖案，且因此可執行與已經描述相同的影像分析以評估基板對準。
在圖14(a)中，說明均一地對內埋式標記1415進行照明之同軸泵脈衝1400。離軸探針光束1425如圖2中所說明及先前所描述經組態。可以此方式解析之最小光柵節距比習知(同軸)感測器小兩倍。為了理解此節距縮減為可能的原因，應瞭解，將產生莫氏(Moiré)圖案：探針脈衝在基板上形成光柵圖案。此光柵與由脈衝產生之聲學光柵相互作用。可解析頻率混合且因此解析(2倍)較小節距。
圖14(e)說明使用離軸泵光束之另一實施例。替代如上文所提及之實施例中所描述均一地對對準標記1435進行照明，離軸泵光束在基板之頂面上產生2D光柵圖案。在此配置中，僅在泵光束經建設性地干涉的部位處激發聲波。經激發2D聲學平面波經由基板堆疊傳播且由內埋式對準標記1435(例如μDBO光柵)反射。所有經反射聲波之波前由光柵定形且形成表面變形圖案1440。在與此表面變形圖案1440(基本上為2D光 柵圖案)相互作用之後，繞射離軸探針光束1440將在攝影機處彼此干涉。接著將擷取干涉圖案，且對其進行分析以評估基板對準。可看出，節距表面變形圖案1440是內埋式對準標記1435之節距的兩倍大。此係由於泵運用光柵圖案激發聲波。聲學光柵與內埋式對準光柵相互作用。頻率混合及在表面處呈現之聲學光柵具有例如比內埋式光柵大2倍之節距。此效應與由探針脈衝與聲學光柵之相互作用引起的先前所描述之莫氏效應組合，從而產生如下可能性：相較於標準技術，解析小4倍之節距。此假設線性聲學。若聲學激發及/或傳播及/或偵測顯著地為非線性的，則理論上，可解析無限小之節距(例如產品節距)。
雖然所有實例描述整數節距比率(例如2倍及4倍)，但該方法同樣適用於非整數比率；亦即，其中光柵節距及照明節距相對於彼此為不可通約的。
在一實施例中，最佳化泵脈衝及/或探針脈衝之一或多個性質以增強非線性聲學產生及/或傳播及/或偵測效應。此可在對極小(通常不可解析)目標節距進行量測時改良信號強度。
強度平衡最佳化之可調諧不對稱性
使用本文中所描述之度量衡裝置的經對準定位值或疊對值對目標(例如繞射光柵)之不對稱性(諸如程序不對稱性)敏感。一般而言，可經由諸如以下之方法來估計此目標不對稱性：多色比較；或(例如經由角度解析度量衡)對+1繞射階與-1繞射階之間的強度不平衡性之量測。然而，若感測器將額外不對稱性強加於量測中，則此等方法之效能受損害：感測器不對稱性與光柵不對稱性之間的交叉項難以解析。
為了解決此問題，提出實現對照明之不對稱性的調諧之不 對稱性調諧配置。針對本文中所描述之度量衡工具中之任一者而提出此配置，且更具體而言，針對離軸照明產生器包含至少一個相位光柵的度量衡工具而提出此配置。可使用雙光柵離軸照明產生器來實施不對稱性調諧配置，該雙光柵離軸照明產生器進一步包含可相對於第一光柵移動之第二光柵。此可藉由以下步驟來實現：使第一光柵可移動、使第二光柵可移動或使第一光柵與第二光柵兩者可移動。
基本操作原理展示於圖15(a)中。具有第一相位深度φ1及第一特徵寬度或線寬w1之第一光柵G1產生如已描述之繞射階(例如離軸照明光束)。具有第二相位深度φ2及第二特徵寬度或線寬w2之第二光柵G2緊鄰第一光柵G1置放。在此內容背景中，「緊鄰」應理解為足夠接近以使克希何夫(Kirchoff)光罩近似為有效的，使得由緊鄰的兩個光柵形成之兩相光罩之總和為個別相位深度的總和。
使第二光柵G2相對於第一光柵G1之定位移位產生總相位分佈φ1+φ2之不對稱性。在圖15(a)中，頂部曲線圖展示第一光柵G1及第二光柵對稱地經對準，使得總相位分佈φ1+φ2為對稱的，且第二曲線圖展示使第二光柵G2相對於第一光柵G1移位使得總相位分佈φ1+φ2不對稱之結果。
不對稱性之量可經由第二光柵G2之相對相位深度及線寬w2而受設計控制；及受對第二光柵G2相對於第一光柵G1之偏移的調整控制。可(例如就相位深度及線寬而言)最佳化第二光柵G2之設計以提供所要範圍之強度不平衡性，同時提供較大定位調整範圍。為了使控制敏感性較大(對於較大實體移動的不對稱性之較小變化)，光柵G2之相位深度可經選擇為儘可能最小，以允許足夠範圍。為了經由光柵G2之移位實現不對稱 性，光柵G2可設置有以下兩個性質中之至少一者：●光柵具有不同線寬(例如w2小於w1)；且/或●光柵具有不同相位深度(例如φ2小於φ1)。
可使用不對稱性調諧配置來校正感測器之強度不對稱性，其因以下中之一者或兩者產生：1)因光柵不對稱性產生的強度不對稱性；或2)由光學器件引起之強度不對稱性(感測器不對稱性)。
可運用感測器中之致動器來實施不對稱性調諧配置，以實現對強度平衡之週期性調諧，從而補償感測器的漂移及/或具體使用。
在次級最佳化中，第一光柵G1之相位深度φ1及第二光柵G2之相位深度φ2可經選擇為使得繞射效率在存在第二光柵G2及不存在該第二光柵之情況下為相同的，但位於繞射效率ed與相位深度φ之搖擺曲線的峰值P之相對側上。此曲線展示於圖15(b)中。此可藉由自最佳相位深度解諧第一光柵G1之絕對相位來實施，使得光柵G2之額外相位深度位於搖擺曲線峰值的相對側上。此使組合光柵之「重心」移位的影響最小化，藉此使繞射階之相對相移最小化。此次級最佳化之不利方面為其可僅針對單一波長最佳化，此限制其有用性。
替代藉由使一個光柵(例如第二光柵G2)相對於另一光柵(例如第一光柵G1)之定位移位來產生照明之可調諧不對稱性，亦可藉由使該等兩個光柵一起相對於照明光束移位來獲得對照明的不對稱性的調諧。根據一實施例，具有第一相位深度φ1及第一特徵寬度或線寬w1之第一光柵G1產生如已描述之繞射階(例如離軸照明光束)。具有第二相位深度φ2及第二特徵寬度或線寬w2之第二光柵G2置放於第一光柵G1頂部且緊鄰該第一光柵置放。第二光柵G2可直接印刷於第一光柵G1頂部。可替代地，兩個 光柵(G1及G2)可形成於兩個單獨光學元件(例如薄玻璃)上。此等兩個光學元件隨後接合在一起，使得第二光柵安置於第一光柵頂部且緊鄰第一光柵安置。
在兩種情況下，兩個光柵位於兩個平行平面中，該等兩個平行平面垂直於入射照明光束且相對於彼此固定在一定位中(亦即，不允許相對移動)。第二光柵G2之週期經選擇為接近於第一光柵G1之週期但與此週期略微不同。以此方式，可藉由在兩個光柵之間引入不同橫向偏移及/或角偏移來產生不同莫氏圖案。在光柵平面中引入橫向偏移及角偏移兩者，且在光柵結構(例如光柵線)之兩個集合之間評估橫向偏移及角偏移。橫向偏移意謂在使光柵結構之兩個集合仍保持彼此平行的同時改變光柵結構之兩個集合之間的間距。相比之下，角偏移意謂一個光柵相對於另一光柵旋轉，使得角度形成於光柵結構的兩個集合之間。
取決於入射照明光束之參數(例如照明光束的大小)，可藉由在兩個光柵之間引入適當量之偏移來選擇合適的莫氏圖案。當使兩個光柵相對於入射照明光束一起移動時，照明光束看到莫氏圖案之不同部分，且因此產生不同量之照明不對稱性。由於光柵結構及其相對偏移為預定的，因此可使用由兩個光柵形成之莫氏圖案來產生不對稱性映圖，可運用此不對稱性映圖實現對照明之不對稱性的自動調諧。應注意，應避免照明光束經歷顯著不對稱性變化之不對稱性映圖的區域。
在另一實施例中，可藉由將可變衰減器定位於照明光束對(例如按方向)中之每一者中的一個光束的路徑(例如在光瞳中)中來實施不對稱性調諧配置。
增加之功能性硬體實施例
圖16包含本文中所描述之度量衡裝置1600的另一實施例，該度量衡裝置具有由圖2所說明之度量衡裝置300內的若干額外特徵。可分別實施額外組件及特徵中之每一者。將不再次描述與圖2的裝置共有之組件。度量衡裝置1600包含非相干的照明源310之輸出端處的照明調諧組件1607。照明調諧組件1607實現對照明波長或光譜之調諧，使得可選擇照明之波長特性(例如中心波長、頻寬及/或波長組合)(例如經選擇為針對具體目標最為程序穩健)。同樣，舉例而言，照明調諧組件1607可包含聲光可調諧濾光器(AOTF)。可將所有波長投影於一個攝影機1665或多個波長解析之攝影機(未展示)上。亦可提供可調諧電源組件1617以實現對輸入照明之調諧。
在光學模組1605內，提供偏振組件1622、1627。偏振組件1622、1627包含例如用於調諧輸入光束之偏振(例如調諧為線性、圓形或非相干的)之可調諧偏振器1622及(例如交叉)偏振偵測器1627。已知照明偏振、目標及偵測偏振之組合可影響偵測到的標記定位。因此，此等組件1622、1627實現此等偏振參數之變化以改良程序穩健性。
光瞳照明模式組件1632限定且組態用於量測之照明光瞳。此可包含接通或關閉離軸照明光束中之任一者的能力。已在題為其他度量衡應用--基於強度(Other Metrology Applications-Intensity based)之部分中描述此功能性之一個應用。另外，例如，針對具有較大節距之X方向目標，可能需要來自一個角度之照明，使得所得干涉圖案僅包含1階及3階的干涉。此可使得更易於分析干涉圖案且減小像差。可替代地，僅具有在任一時間處接通的共軛照明對亦可為有益的。光瞳照明模式組件1632亦可經組態以阻擋照明光瞳中之不合需要的經散射階。亦可例如使用光瞳偵測 模式組件1652在偵測光瞳中(可替代地或組合地)提供等效功能性。
可替代地或另外，光瞳照明模式組件1632可經組態以改變非共軛離軸照明光束之間的相干性。舉例而言，為了量測X定向之象限，僅需要對應的X繞射階。等效情況對於Y定向之象限亦適用。若X繞射階及Y繞射階亦進行干涉，則影像處理變得更複雜。可藉由例如以下步驟來避免此干涉：1)相對於對應於Y繞射階之離軸照明光束將不同波前強加於對應於X繞射階之離軸照明光束上；或2)提供路徑長度延遲，該路徑長度延遲相對於對應於Y繞射階的離軸照明光束長於對應於X繞射階之離軸照明光束之間的相干長度。
基板照明模式組件可實施為離軸照明產生器1630之部分或分別實施。基板照明模式組件限定且組態基板處之照明模式。特定而言，其在基板上提供可調諧照明光點大小。此可調諧照明光點大小之一個應用將更佳地實施光瞳度量衡模式，此係由於此模式可受益於具有使目標填充不足之照明光點(以避免重疊光瞳座標中的不合需要之散射)。同樣，度量衡裝置1600亦包含光瞳成像支路1642以及對應光瞳攝影機1647。
在一實施例中，可產生照明模式，使得例如晶圓上之X光柵區段僅由例如光瞳中之最左側光束及最右側光束進行照明，且使得晶圓上的Y光柵區段僅由例如光瞳中之僅最頂部照明光束及最底部照明光束進行照明。此配置就樣本加熱/損壞而言可具有優點。
度量衡裝置之校準可藉由使參考目標1657(諸如電腦產生之全息圖CGH或圖案)成像來執行。應謹慎地設計此目標，因此其定址相關任尼克(Zernike)，且將足夠資訊投影於攝影機1665上。分析對應干涉圖案，使得基於經量測圖案與經預期圖案之間的比較來導出光學器件之像 差分佈。應設計參考目標1657設計，其定址對應於像差之相關光瞳座標，且將此等相關光瞳座標映射至攝影機1665上。對應干涉圖案將經歷影像分析協議以自影像獲得對應像差映圖。據設想，若存在可用之多個波長，則此方法將更佳地起作用。用於自定義目標之可替代提議將包含：使用映射至具體任尼克之具體目標(例如光柵)。藉由在TIS板上提供此目標，有可能在執行載物台對準之每一時間校準所有感測器像差。將此像差映圖與不同波長之經對準定位中的差組合，應存在足夠之控制參數以校正目標不完美性。
度量衡裝置亦可包含內部參考結構(亦即，在度量衡裝置自身內部)，其在相對較短之時間標度(例如短於量測晶圓載物台基準與量測晶圓上的最終目標之間的時間)處實現對(例如攝影機感測器之)漂移的校準。此內部參考結構可使得輻射儘可能直接地自參考結構行進至攝影機，以便僅量測攝影機漂移(不具有光學像差)。相對於晶圓載物台基準/計量框架(metro frame)之內部參考結構定位為應準確地已知的且可靠的(例如，不受漂移影響)。舉例而言，內部參考結構可以熱方式及以振動方式與任何熱量耗散及振動元件(包括攝影機)隔離。
圖17為描述此校準方法之實例的流程圖。首先考慮校準階段1700；在步驟1710處，運用度量衡裝置來量測參考目標(例如CGH)。在步驟1720處，處理原始影像，且在步驟1730處，判定投影光學器件之像差指紋。量測相位1740自量測目標1750開始。在步驟1760處，在步驟1730處判定之像差指紋用於校正在步驟1750處獲取之影像的像差。在步驟1770處，將不同波長之經對準定位進行比較以校正局部程序假影。輸出端為經校正之經對準定位1780。
如先前所提及，度量衡感測器1600之每一個別特徵包含可隔離地實施之個別實施例。同樣，所提出之度量衡裝置可包含如請求項1之度量衡裝置及/或圖2的度量衡裝置300，其具有以下特徵中之任何一或多者：●多個波長功能性；●可調諧波長/光譜功能性；●像差校準；●在目標校正內；●光瞳度量衡及/或可調諧光點大小；●可調諧偏振；●非共軛照明光點之間的相干性最佳化及調諧，●照明模式選擇；●照明及/或偵測光瞳中之可調諧濾光器；●可調諧功率特性；●經偏振解析成像；●多目標成像；●可變關注區選擇；●基於相位之度量衡；●基於強度之度量衡；●對準度量衡；●疊對及/或焦點度量衡；●泵探針照明；●用於不對稱性調諧之雙光柵離軸照明產生器； ●同時之多個一階偵測；及●同時之多個一階偵測及零階偵測
關於本文中所描述之度量衡裝置所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋在任何波長範圍(包括紅外波長，諸如1000nm至3000nm之波長)內的所有類型之電磁輻射。
雖然以上描述描述了用於微影設備/掃描器之校正，但所判定之校正亦可用於任何程序且供IC製造程序中的任何積體電路(IC)製造設備(例如蝕刻設備，其對形成於層內之結構之定位及/或尺寸具有影響)使用。
關於微影設備所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如波長為或約為365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm)及極紫外線(EUV)輻射(例如具有在5nm至20nm的範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
術語「透鏡」在內容背景允許之情況下可指各種類型的光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
對特定實施例之前述描述將因此充分地揭露本發明之一般性質：在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等具體實施例，而無不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及導引，此等調適及修改意欲在所揭示實施例之等效者的含義及範圍內。應理解，本文中之片語或術語係出於例如描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或片語將 由熟習此項技術者鑒於教示及導引進行解釋。
本發明之廣度及範疇不應受上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。
310:照明源
315:多模光纖
317:光學組件
320:空間上非相干的輻射光束
330:離軸光束
335:光學組件
340:光點鏡面
345:物鏡
350:基板
355+:經散射之較高繞射階
355-:經散射之較高繞射階
360:光學組件
375:攝影機
380:處理器
1600:度量衡裝置
1605:光學模組
1607:照明調諧組件
1617:可調諧電源組件
1622:偏振組件
1627:偏振組件
1630:離軸照明產生器
1632:光瞳照明模式組件
1642:光瞳成像支路
1647:光瞳攝影機
1652:光瞳偵測模式組件
1657:參考目標
1665:攝影機

Claims (62)

  1. 一種經組態以產生包含複數個照明光束之量測照明的度量衡裝置，該等照明光束中之每一者係空間上非相干的或偽空間上(pseudo-spatially)非相干的且在該度量衡裝置之一照明光瞳中包含多個光瞳點(pupil point)，其中該複數個照明光束中之每一者中的每一光瞳點在該複數個照明光束中的其他照明光束中之至少一者中具有一對應光瞳點，藉此限定對應光瞳點之多個集合，且其中對應光瞳點的每一集合中之該等光瞳點相對於彼此為空間上相干的。
  2. 如請求項1之度量衡裝置，其中每一光瞳點相對於相同照明光束中之所有其他光瞳點實質上為空間上非相干的。
  3. 如請求項1或2之度量衡裝置，其中光瞳點的每一集合至少針對對應於一所考慮之量測方向的該等照明光束為該照明光瞳內的光瞳點的所有其他集合之一幾何平移。
  4. 如請求項1或2之度量衡裝置，其包含一離軸照明產生器，以自非相干輻射之一單一光束產生量測照明的該複數個照明光束。
  5. 如請求項4之度量衡裝置，其中該離軸照明產生器包含針對每一量測方向之至少一個相位光柵或一2D相位光柵。
  6. 如請求項5之度量衡裝置，其中該離軸照明產生器包含針對每一量測方向之至少一對相位光柵或2D相位光柵、至少一對透鏡及由該至少一對透鏡中的一個透鏡在一傅立葉(Fourier)平面中限定之至少一對光楔，其經配置成使得每一照明光束內的不同波長具有一共用入射照明角度。
  7. 如請求項5之度量衡裝置，其中該離軸照明產生器包含至少一對相位光柵，其包含具有一第一相位分佈之一第一相位光柵及具有一第二相位分佈的一第二相位光柵，且經配置成使得該第二相位光柵可相對於該第一相位光柵移動，以使組合之相位分佈包含一可調諧不對稱性。
  8. 如請求項7之度量衡裝置，其中該第一光柵與該第二光柵具有不同線寬及/或不同相位深度。
  9. 如請求項5之度量衡裝置，其中該離軸照明產生器包含至少一個可變衰減器，其位於所產生的照明光束中之至少一者的路徑中，使得該等所產生的照明光束之強度為平衡的。
  10. 如請求項4之度量衡裝置，其中該離軸照明產生器包含複數個光束分光器及反射器組件，其經配置以自非相干輻射之該單一光束產生四個相同照明光束，且使得每一照明光束內的不同波長具有一共用入射照明角度。
  11. 如請求項1或2之度量衡裝置，其中每一照明光束位於該照明光瞳中，使得在藉由一週期性結構散射該量測照明之後，在該度量衡裝置之一 偵測光瞳中針對每一照明光束擷取一對應較高繞射階。
  12. 如請求項11之度量衡裝置，其中該複數個照明光束按所考慮之量測方向包含一對照明光束，且所擷取之該等對應較高繞射階針對每一方向包含互補較高繞射階。
  13. 如請求項12之度量衡裝置，其中針對所有該複數個照明光束，對應光瞳點之每一集合中的該等光瞳點相對於彼此為空間上相干的。
  14. 如請求項12之度量衡裝置，其中僅針對對應於該等所考慮之量測方向中的一單一方向的每一對照明光束，對應光瞳點之每一集合中之該等光瞳點相對於彼此為空間上相干的。
  15. 如請求項11之度量衡裝置，其中該度量衡裝置可在暗場組態中操作，使得並未偵測到一零階散射輻射。
  16. 如請求項11之度量衡裝置，其包含用於使該度量衡裝置之該偵測光瞳成像的一光瞳成像支路。
  17. 如請求項16之度量衡裝置，其包含用於調諧該量測照明及/或該等照明光束之光點大小的一光點大小調諧器。
  18. 如請求項11之度量衡裝置，其包含該照明光瞳及/或偵測光瞳中的可 調諧濾光器，該等可調諧濾光器用於調諧以下各項中之一或多者：色彩、偏振、空間分佈及角分佈。
  19. 如請求項11之度量衡裝置，其包含一偵測器，其可操作以使因該等較高繞射階之干涉產生的一干涉圖案成像。
  20. 如請求項19之度量衡裝置，該度量衡裝置可操作以自該干涉圖案之定位判定定位資訊。
  21. 如請求項20之度量衡裝置，該度量衡裝置可操作為一對準感測器，其用以相對於來自該干涉圖案之該定位的一固定參考量測一基板上之一週期性結構的定位。
  22. 如請求項20之度量衡裝置，其可操作為一疊對度量衡裝置，其可操作以自兩個干涉圖案之該等相對定位量測疊對，每一干涉圖案對應於一不同週期性結構。
  23. 如請求項20之度量衡裝置，其可操作以：量測一基板上之複數個週期性結構以獲得複數個量測；且基於該複數個定位量測在一後續處理步驟中最佳化該基板之定位。
  24. 如請求項23之度量衡裝置，其中該等週期性結構中的一些或全部係關於用於在該基板上形成結構之一微影程序的不同層。
  25. 如請求項24之度量衡裝置，其可操作成使得該基板之該最佳化定位包含：基於每一層的一所判定或所指派之臨界狀況來判定一加權平均值。
  26. 如請求項23之度量衡裝置，其可操作以藉由擷取對應於一單一影像中的該等週期性結構中之每一者的干涉圖案來量測一基板上之該複數個週期性結構。
  27. 如請求項19之度量衡裝置，其中該量測照明包含多個波長或波長帶。
  28. 如請求項27之度量衡裝置，其可操作以獲得對應於該等多個波長或波長帶中之每一者的每一干涉圖案之單獨影像，其中該等單獨影像在該偵測器之相同區上依序獲得；或在該偵測器之一不同區上或在不同偵測器上同時獲得每一影像。
  29. 如請求項27之度量衡裝置，其可操作以使對應於該等多個波長或波長帶中之每一者的該等干涉圖案同時成像於該偵測器之該相同區上，且其進一步可操作以藉由基於每一干涉圖案之一不同定向角度來分離該等干涉圖案以處理該影像。
  30. 如請求項19之度量衡裝置，其可操作以針對每一週期性結構判定該干涉圖案之一或多個最佳化的關注區。
  31. 如請求項30之度量衡裝置，其中基於該干涉圖案之一影像的一或多個特性及/或隨該等最佳化的關注區而變之經量測或模型化效能參數值來判定該一或多個最佳化的關注區。
  32. 如請求項30之度量衡裝置，其中該一或多個最佳化的關注區包含複數個關注區，每一關注區包含基於該干涉圖案之一影像的一或多個特性及/或隨該等最佳化的關注區而變之經量測或模型化效能參數值的一對應權重。
  33. 如請求項19之度量衡裝置，其中該量測照明包含一已知偏振狀態，且該度量衡裝置包含一偏振分離元件，該度量衡裝置經配置以分別使經偏振解析之干涉圖案成像。
  34. 如請求項19之度量衡裝置，其可在不同照明模式下操作，其中該量測照明僅包含複數個照明光束之一子集。
  35. 如請求項34之度量衡裝置，其中該等照明模式包括一種或單一光束模式，其中該子集僅包含該等照明光束中之一單一照明光束。
  36. 如請求項35之度量衡裝置，其可操作以基於使用該等單一光束模式中之一或多者偵測到的散射輻射之一偵測到的強度來判定該週期性結構之不對稱性。
  37. 如請求項36之度量衡裝置，其中該偵測到的強度包含使用該等單一光束模式中之兩者獲得的對置較高繞射階之間的一偵測到的強度差，每一單一光束模式對應於該等較高繞射階中之一者。
  38. 如請求項36之度量衡裝置，其中該所判定之不對稱性用於校正一定位量測。
  39. 如請求項37之度量衡裝置，其中該所判定之不對稱性用於判定針對疊對或焦點之一值。
  40. 如請求項36之度量衡裝置，其包含光學元件，其用於單獨地導向該等較高階中之每一者使得其在該偵測器之不同區上同時經偵測到。
  41. 如請求項40之度量衡裝置，其中該等較高階包含針對兩個正交方向中之每一者的一+1及-1繞射階中之每一者。
  42. 如請求項41之度量衡裝置，其可操作以：分別監視該偵測器上的該等繞射階中之每一者的強度通道；在每一方向上判定對置繞射階之間的一強度差；且使用該等強度差來判定對標記不對稱性之一校正。
  43. 如請求項41之度量衡裝置，其中該等光學元件包含光柵，其可操作 以將針對兩個正交方向中之每一者的該+1及-1繞射階中之每一者導向至該偵測器之不同區上，且將每一零階導向至該偵測器上的一另一區上，使得可干涉該等零階。
  44. 如請求項19之度量衡裝置，其可操作以基於對該干涉圖案中之干涉條紋對比度的一量測來判定該週期性結構之不對稱性。
  45. 如請求項19之度量衡裝置，其可操作以基於對該干涉圖案中之該等干涉條紋的該定位之一量測來判定該週期性結構的不對稱性。
  46. 如請求項19之度量衡裝置，其包含至少一個偵測器參考週期性結構，以使得能夠校準該偵測器中之漂移。
  47. 如請求項1或2之度量衡裝置，其包含一照明調諧組件，其為該量測照明提供一可調諧波長及/或光譜功能性。
  48. 如請求項1或2之度量衡裝置，其包含至少一個像差參考週期性結構，以使得能夠校準該度量衡裝置內的光學像差。
  49. 如請求項48之度量衡裝置，其可操作以藉由以下步驟來執行一像差校準：量測該參考週期性結構，自該參考週期性結構之該量測判定描述該度量衡裝置內的該光學像 差之一像差指紋(aberration fingerprint)，且使用該像差指紋來校正後續量測。
  50. 如請求項1或2之度量衡裝置，其包含用於調諧該量測照明之該偏振的一可調諧偏振器及該度量衡裝置之一偵測路徑中的一對應偏振偵測器。
  51. 如請求項1或2之度量衡裝置，其包含可操作以改變該等照明光束之間的相干性之一光瞳照明模式組件。
  52. 如請求項1或2之度量衡裝置，其包含用於產生該量測輻射之一空間上非相干的輻射源。
  53. 如請求項52之度量衡裝置，其中該空間上非相干的輻射源包含一白熾源、一發光二極體源或一雷射產生電漿源。
  54. 如請求項1或2之度量衡裝置，其包含一偽空間上非相干的輻射源，其產生模仿空間上非相干的輻射之輻射。
  55. 如請求項54之度量衡裝置，其中該偽空間上非相干的輻射源包含一雷射源及用於產生多模輻射之一多模產生器，該偽空間上非相干的輻射源可操作以使該多模輻射之不同實現整體平均以模仿空間上非相干的輻射。
  56. 如請求項55之度量衡裝置，其中該多模產生器包含一旋轉擴散器以 產生斑點圖案。
  57. 如請求項55之度量衡裝置，其中該多模產生器包含一測角計，其用於在不同角度上掃描來自該雷射之一單模雷射光束。
  58. 如請求項1或2之度量衡裝置，其可在泵探針照明模式下操作以：在該量測照明之一或多個脈衝之前將一或多個泵脈衝傳輸至該基板，該一或多個泵脈衝可操作以激發一聲波，使得該聲波自經量測的一週期性結構反射，從而產生一表面變形及/或折射率變化；且運用該量測照明來量測該表面變形。
  59. 如請求項58之度量衡裝置，其中該泵脈衝沿著該度量衡裝置之一光軸傳送。
  60. 如請求項58之度量衡裝置，其中該泵脈衝自該度量衡裝置之一光軸傳送離開。
  61. 如請求項58之度量衡裝置，其中最佳化該泵脈衝及/或探針脈衝的一或多個性質以增強以下各項中之一或多者：非線性聲產生、傳播及偵測效應。
  62. 一種微影設備，其包含如請求項1至61中任一項之度量衡裝置。
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